3 Режимы работы диода ганна

Автогенератор на диоде Ганна (АДГ) образуется диодом Ганна, включённым в волноводный СВЧ резонатор с эквивалентным сопротивлением Z_н и источником питания U₀ (рисунок 8).

Рисунок 8 – Эквивалентная схема автогенератора на ДГ

Рисунок 9 – Диаграмма возможных режимов работы ДГ

Классификация возможных режимов работы ДГ в генераторе представлена на рисунке 9.

Доменными называют режимы ДГ, для которых характерно наличие сформировавшегося дипольного домена в течение значительной части периода колебаний. Идеализированная динамическая ВАХ ДГ в доменных режимах дана на рисунке 10 сплошной линией (пунктир – статическая ВАХ ДГ). Наличию домена соответствует нижняя ветвь характеристики 1. При достижении напряжения гашения U_гаш домен рассасывается и рабочая точка диода переходит на восходящую ветвь характеристики 2. Изменяя сопротивление нагрузки (а значит амплитуду U₁) на «зажимах» отрицательной проводимости диода, можно получить три различных доменных режима ДГ.

Пролётный режим имеет место при малой нагрузке на диоде, амплитуда напряжения мала и не оказывает влияния на образование и движение доменов. В этом режиме частота колебаний равна f_пр = 1_пр , импульсы тока имеют вид, представленный на рисунке 7. Практически этот режим не используется из-за малых значений КПД и f_пр.

В прочих режимах работы ДГ частота колебаний задаётся внешним резонансным контуром.

Режим с задержкой образования домена возможен, если минимальное напряжение на диоде U₀ – U_m оказывается меньше порогового значения, причём домен достигает анода в такой момент времени, когда мгновенное напряжение на диоде лежит между U_2ош и U_пор и образование нового домена будет задержано до тех пор, пока U не сравняется с U_пор.

Режим с гашением домена имеет место, когда в процессе движения домена к аноду мгновенное напряжение на ДГ становится меньше напряжения U_{2 ош}, и домен быстро рассасывается. Импульсы тока в этом режиме показаны на рисунке 10, б.

Рисунок 10 – Режим работы ДГ

Режим ОНОЗ. В режиме ограничения накопления объёмного заряда (ОНОЗ) частота напряжения настолько велика, что напряжение на ДГ проходит область отрицательного наклона ВАХ за время, малое по сравнению с _ф. При этом домен не успевает формироваться и динамическая ВАХ совпадает по форме с характеристикой υ_др (E).

Гибридными режимами называются все режимы, промежуточные между ОНОЗ и доменными. В этих режимах время _ф сравнимо с периодом колебаний, так что в течение части периода существует неравновесный пространственный заряд в образце. Эти режимы характерны для АДГ при f 8 – 10ГГц.

5 Конструкция дг

Диоды Ганна изготовляются в нескольких конструктивных вариантах, которые сводятся к двум основным разновидностям: типа «сэндвич» и планарной.

Для защиты от воздействия окружающей среды кристалл ДГ помещают в стандартный металлокерамический диодный корпус. На частотах выше 30ГГц керамика заменяется кварцем, а сам корпус выполняется по возможности миниатюрным.